2009 Fiscal Year Annual Research Report
前十字靭帯のバイオメカニクス-線維束張力作用部位の3次元動態マッピング-
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20591766
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
藤江 裕道 Kogakuin University, 工学部, 教授 (20199300)
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| Keywords | 膝関節 / 靭帯線維束 / 張力作用部位 / ロボットシステム / 6軸力センサ / クロスカップリング除去 |
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| Research Abstract |
本研究では,靭帯が付着した骨に伝わる6軸荷重を6軸力センサで計測し,これと等価な単一荷重を求めることで靭帯張力を求める方法を用いる.そこで,骨を剛体に見立て,骨に固定した6軸力センサの6軸荷重出力を,靭帯付着部近辺で高精度に計測するための,6軸力センサのキャリブレーション方法を開発した.骨の代わりにアルミ合金ブロックを用い,6軸力センサを固定した.実際の関節を用いた試験時において大腿骨の靭帯付着部に近い位置にあるアルミ合金上の複数の点をセンサ座標系(x-y-z)で表した.それらの位置にx,y,またはz方向の荷重を与え,その大きさを変化させながら,6軸力センサの出力を記録した.荷重を変化させたときの6軸力センサの出力差を基にクロスカップリング除去マトリックスを求め,マトリックスを計測プログラムに入力した.あらためてアルミ合金ブロックの任意位置に荷重を与え,6軸力センサの出力を記録した.この出力を,別途作成した荷重作用線解析プログラムに入力したところ,1mm程度の誤差で荷重作用位置が求められることを確認した.メーカーが提供する6軸力センサの座標系中心でのクロスカップリング除去マトリックスを用いる従来法に比べ,靭帯張力作用位置をより高精度に求めることが可能となった.
新規購入した6軸力センサをロボットシステムに固定するためのクランプを作成した.上記の解析方法をプログラム化し,実験準備を進めた.
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